Die wichtigsten Halbleiterbauelemente


Diode

Eine moderne Diode ist ein Halbleiter, der in eine Richtung einen äußerst geringen Widerstand bietet, in der anderen Richtung dafür einen äußerst hohen.

Praktisch heisst das, dass der Strom die Diode nur in einer Richtung passieren kann.

Vakuumdioden finden nurnoch bei hohen Spannungen und Stromstärken Anwendung, mit ihnen wurde aber z.B. der erste Computer gebaut.

Es gibt auch optische Dioden, die das Licht nur in einer Richtung passieren kann, in der anderen interferiert es sich weg (überlagert sich mit sich selbst und löscht sich dabei aus).

Man verwendet sie, um eine unerwünschte Rückkopplung zu vermeiden.

Transistor, Thyristor und Triac

Ein Transistor entspricht in der Elektromechanik einem Relais, einem elektrisch betätigten Schalter.

Durch das Anlegen einer kleinen Spannung an einer Trennschicht kann der Stromfluß zwischen zwei anderen Polen gesteuert werden.

Moderne Mikrochips enthalten Millionen von Transistoren.

Ein Thyristor funktioniert nach demselben Prinzip wie der Transistor und dient zum Schalten starker elektrischer Ströme; hier hat er weitgehend das Relais und den Schütz ersetzt. Mit einer Spezialform des Thyristors, dem Triac, werden Wechselströme geschaltet.

Leuchtdiode (LED)

Sie dient zur Anzeige (,,Display``) bei den verschiedensten Geräten, darunter Steuerungen, Uhren und Zähler aller Art. Wegen ihrer relativ hohen Stromaufnahme werden in letzter Zeit jedoch meist Flüssigkristallanzeigen verwendet, die außerdem besser strukturierte, detailliertere und auch mehrfarbige Anzeigen erlauben.


Photodiode und Phototransistor

Diese Bauelemente nutzen den photoelektrischen Effekt und lassen in Sperrrichtung einen Strom nur fließen, wenn Licht auf sie auftrifft. Dies kann auch Licht ausserhalb des sichtbaren Bereichs sein, was man z.B. bei Lichtschranken und Abtastvorrichtungen verwendet. Aber sie finden z.B. auch als Photoelemente zur Bestimmung der Lichtstärke in der Photographie und beim Film Anwendung. Auch bei den Digital-, Video- und Fernsehkameras liegt dasselbe Prinzip zu grunde, hier wird das Bild von einem so genannten CCD-Chip in elektrische Signale umgewandelt.

Solarzelle

Auch hier findet das Prinzip der Photodiode Anwenung, Es wird jedoch nicht ein Strom mit Hilfe des einfallenden Lichts geschaltet, sondern erzeugt. Solarzellen gelten als eine der umweltschonendsten Energiequellen; sie sind nebenbei auch sehr flach und geräuschlos.

Detektoren für Strahlung

Diese werden zur Messung und zum Nachweis von radioaktiver Strahlung verwendet und basieren ebenfalls auf dem Prinzip der Photodiode. Sie sind aber durch besondere Halbleitermaterialien vor allem bei den hier auftretenden kürzeren Wellenlängen empfindlich.


Temperatur-Sensor

Da die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern auch von der Temperatur abhängt, besonders bei den ,,normalen`` Temperaturen, kann mit einem solchen Thermoelement die Temperatur gemessen werden.


Thermoelement und Peltier-Element (Kühlelement)

Deren Funktion beruht auf dem Seebeck- bzw. Peltier-Effekt. Letzterer ist die Umkehrung des Seebeck-Effekts und besteht darin, dass ein Stromfluss durch zwei Lötstellen, die zwei verschiedene Materialien miteinander verbinden, eine Abkühlung der einen und eine Erwärmung der anderen bewirkt. Wegen der sehr geringen Kühlleistung werden Peltier-Elemente nur für Spezialzwecke eingesetzt.


Piezo-Diode und -Transistor

Mit Hilfe des piezoelektrischen Effektes können durch diese Bauelemente mechanische Einwirkungen von Kräften in elektrische Signale umgewandelt werden.

Erich Schubert <erich@vitavonni.de>